1996年3月19日新疆阿图什6.9级地震:单侧破裂过程

结合已有的地质、余震分布及地震宏观考察资料,使用全球数字地震台网(GDSN)宽频带P波数据,利用波形拟合和有限断层的全局混合反演方法研究了1996年3月19日新疆阿图什地震的震源破裂时空过程.结果表明,这次地震是发生在柯坪断裂带的哈帕雷克断层上的一次具有逆倾和较小走滑分量的由西向东单侧破裂事件.断层面的走向为252°,倾角30°,震源深度为13km,震源持续时间为15s.破裂面上的滑动分布主要由两部分构成:初始破裂0.3m对应较小上升时间0.8s;最大滑动尺度1.0m则位于沿破裂方向离初始点约25km处,相应的上升时间为3.5s.由于微观震中是指震源开始破裂的地方,而宏观震中则代表地面破坏最严重的区域,我们的反演结果解释了其他研究者得出的微观震中与宏观震中相距约30km的结论.     

地震破裂过程的几何学与运动学特征的模拟

本应用形变破裂和激光全息光弹实验，结合断裂力学的观点研究了地震破裂过程的三个方面：１．地震破裂的力学机制；２．地震破裂的应变特征与运动过程；３．地震破裂过程的应力场分布特征。并分析了地震破裂过程的几何学与运动学特征以及探讨了它们与地震发生。前兆和余震迁移的密切关系。此项研究为活动断层分段研究和地震预报提供了实验证据。     

具有分形结构强度分布的二维地震断层模拟

提出一种二维地震断层破裂模式，这是在一维弹簧-滑块模式的基础上建立的．利用这种断层的二维向量模型，研究了地震断层的动力学平面-应变的破裂问题．形象、直观地模拟了具有均匀或不均匀破裂强度分布的二维地震断层的破裂成核、扩展、传播直至停止的动力学全过程．阐明了在均匀预应力条件下，断层将获得足够的动量以克服破裂传播路径上的高强度障碍体．破裂锋面亦可绕过孤立的障碍体继续向前传播．整个模拟过程表明:断层破裂过程的停止条件对模拟地震破裂的全过程起着重要作用；我们还研究了断层面上破裂强度分布不均匀条件下断层的动态破裂过程，模拟了具有分形结构强度分布的二维地震断层产生的地震序列．它具有类似自然界地震现象的某些特征．这些特征主要取决于断层面上破裂强度的分布及初始应力降的大小．建立在实验和观测基础上的断层破裂过程模拟研究，为解释地震活动性统计规律的某些特征提供了物理基础.      

1999年11月29日辽宁岫岩5.4级地震序列的破裂过程研究a

众所周知 ,对地震破裂过程的研究不仅会深化对地震发生过程的认识 ,同时也有助于攻克地震预测这一世界性科学难题 .对这方面的研究一直受到国内外地震学家的重视 .从 2 0世纪 90年代初 ,他们开始着眼于研究主震发生过程中的主破裂时空过程的研究 .这方面的研究通常是利用数字化地震观测波形资料 ,借助于反演方法 ,反演出地震的震源破裂过程 .通过对地震破裂时空进程成像 ,发现了地震破裂过程的复杂性 .地震破裂不但在空间上是非均匀的 ,而且在时间上也是错综变化的 ,这些成果使我们对地震的发生过程有了更加深入的认识 (Chen etal.,1 996;…     

2001年日本兵库县北部地震（Mw5．2）的破裂过程及余震活动与静态应力变化比较

2001年日本西南兵库县北部地区发生的一次地震（Mw5．2），一些余震群沿着不同于主震走向的方向发生。首先，我们通过近源强地面运动波形反演对此次事件的破裂过程进行研究。虽然这是一次5级地震，但高密度强震观测台网记录到了高质量的波形数据。为了取得震源反演的精确格林函数，我们通过对小事件实测波形数据的前向模拟来标定地壳结构模型。从0．4至2．0Hz波形数据反演得出的破裂过程似乎较为简单。较大的滑动区位于破裂成核点周围。其次，我们还研究了主震和大余震造成的静态应力变化对后续地震活动的影响。我们利用波形反演得到的主震断层面上的不均匀滑动分布，并考虑到随后大余震的影响，对库仑破裂函数（ACFF）变化进行了计算。因此，我们得出了震源区库仑破裂函数复杂的时空分布。大多数偏离主震断层的余震都发生在正库仑破裂函数区域内。这种结果表明，这些余震强烈地受到由主震和大余震引起的库仑破裂函数的影响。     

震源破裂过程反演方法研究现状及展望

介绍了震源破裂过程反演方法研究的必要性及意义,简要回顾了震源破裂过程反演研究的历史,详细阐述了现在几种主要的震源破裂过程反演方法,分析了它们各自的优势和不足。展望了震源破裂反演的发展方向,指出地震波数据同其他多类数据尤其是大地测量数据(InSAR和GPS)联合进行反演是未来震源破裂过程反演的发展趋势。     

模拟震源动力学破裂过程的数值方法研究

为模拟震源的动力学破裂过程,本文讨论一种求解剪切裂纹动力学扩展问题的有限差分法。在研究二维反平面破裂的基础上,我们把所用方法推广到三维问题。研究了许多简单震源模型,通过对比同一问题的解析解和其它数值解,对方法的正确性和计算精度进行了检验,结果表明我们的数值方法是可行的。最后,作为初步应用的例子,我们研究了非均匀断层的自发破裂问题。     

应重视大地震预测物理基础的研究

1973年美国肖尔兹(Scholz C H)等在Science杂志上发表了“地震预测的物理基础”一文, 近几十年来世界上地震预测研究的实践并未证实该论文的科学性。 2010年肖尔兹又在Science杂志上发表了“预测之谜”的论文, 指出“现在还不能预报”地震, 他本人已否定了以前提出的地震预测物理基础的研究结果。 本文分析了肖尔兹等人以前提出的“物理基础”在科学上不能成立的原因。 地震预测研究的重点是大地震的预测, 本文指出, 大地震与小地震的不同之处在于: 大地震的初始破裂发生后会有一个长时间的断层动态破裂过程, 该过程使大地震的尺度很大。 大地震预测的最难之处就在于动态破裂过程开始后, 我们无法预测破裂会扩展到多大才会停止, 无法预测地震的大小。 在由破裂动态扩展形成的大尺度的断层面上, 在初始破裂发生前, 那里的应力并没有达到当地的静态破裂强度(或静摩擦限), 因而那里不会出现由小岩样实验结果所预言的“前兆”。 鉴于以前关于地震预测物理基础的研究结果不再适用了, 我们需要研究新的大地震预测的物理基础是什么。 关于这个问题本文提出一点初步思考, 主要依据大地形变测量、 地震活动及地质断层研究相结合的方法, 勘查近期活动断蹭的闭锁段, 这是个值得重点研究的方向。     

1993年11月13日堪察加大地震的破裂过程及其构造意义

用宽频带波型拟合方法研究了１９９３年１１月１３日堪察加东部沿海Ｍｓ＝７．１大地震的破裂过程．宽频带垂直向Ｐ＋ｐＰ＋ｓＰ波组的波形拟合和震源时间函数的分析表明，发震断层面走向１８４°，倾角３３°，滑动角７３°．破裂过程分为３个阶段：首先破裂成核并向北扩展，继而转向北东东方向扩展；然后又转向北东方向，形成一个更大的破裂，破裂由深向浅发展．这种复杂的破裂图像与该区的地壳结构和构造应力场具有直接的联系．     

宽频带地震学与中强地震破裂过程的研究

宽频带地震学是近年来地球物理学科的重要进展之一，现代的观测技术实现了仪器在很宽的频带范围内记录数字地震信号，宽频带资料含有更真实和更全面的震源和地下介质的信息，利用宽频带资料可以对广泛的地球物理问题进行研究，中强地震的破裂过程是一个非常重要的研究课题。利用宽频带地震学的分析手段，可以得到更加精细的破裂图象，未来的十年里，宽频地震学将会是地震学发展的一个主要方向。     

汶川地震震源破裂动力学研究

关于汶川地震的破裂过程的运动学已有许多研究成果,如沈正康小组(2009)、陈运泰小组(2008)、姚振兴小组(2008)和纪晨小组(Jietal,2008)。尽管各个结果有所不同,但基本特征还是一致的。以沈正康小组最近在Nature Geosciences上的结果为例(Shenetal,2009),地震破裂断层存在两个滑动剧烈的地区:映秀、北川,滑动量近10m,在南坝也有5m的滑动量。如果进一步观察,会发现这些滑动剧烈的局部地区与断层的几何非均匀性(弯折、跨跳等)有一致的对应关系。为了从物理上理解这种对应关系,我们利用本课题组近年来发展的能够计算复杂的非平面地震断层自发破裂动力学过程的新方法(Zhang and Chen,2006;Liuand Chen,2008;Zhuetal,2009),系统研究了地震断层的几何非均匀性与等效平面地震断层的剪切破裂强度等动力学参数之间的等效性问题。在此基础上,根据汶川地震发震断层的非平面几何模型(Shenetal,2009;Xuetal,2009),我们模拟计算了该地震的自发破裂动力学过程,结果较好地解释了由震源运动学反演获得的复杂断层滑动过程的主要特征,即断层滑动复杂非均匀分布与断层的几何非均匀性(弯折、跨跳等)之间的对应关系。     

裂纹系微破裂集结和动态扩展的实验研究

研究了裂纹系的动态破裂,重点考察了裂纹系相互作用.选用大理石、玻璃为实验材料,将其加工成薄板状,并在板内预制各种不同形态的裂纹系,在单轴压下用可见光透视观察裂纹系动态相互作用的破裂过程.实验中发现,岩石的动态破裂过程和玻璃有很大差别,岩石的裂纹系动态相互作用后期是通过微破裂演化来实现的,而在玻璃中观察不到.裂纹系的不均匀应力场分布是破裂演化的初始原因.通过实验,给出大理石材料中各种不同形态裂纹系的动态破裂演化的全场过程图像,直观地揭示了含裂纹系岩石变形破坏的实质.实验显示了不同几何形态的裂纹系的破裂发育过程有明显区别.在微破裂集结时,周围的破裂部分闭合.因此,用二维模型描述的微破裂图像和实际有很大出入.为了消除这个差距,必须研究三维破裂.本文的实验结果表明,裂纹(断层)不能起到阻碍破裂扩展的作月;裂纹(断层)作为障碍体,和预存裂纹之间存在强烈的相互作用,使得样品的强度降低几乎一个量级.讨论了上述结论对于认识地震(包括矿震)断层行为的意义.     

逾渗与岩石破裂的计算机模拟研究

用计算机模拟方法研究了岩石破裂的逾渗模型，给出了在微裂隙随机分布情况下破裂集团的分布图象、破裂集团的大小分布规律、总破裂集团数、集团平均大小、ｂ值、逾渗分维Ｄ及临界情形。所得结果与其他模型和实验基本一致，表明通渗模型是描述岩石破裂扩展演化过程的一种较合适的模型。还发现了岩石破裂过程存在的两个转折点，深入研究这两个转折点附近岩石的宏观性质，可为探索地震孕育演化过程的前兆性质提供依据。     

现有孕震模式的研究及其修正

在国内外现行的主要孕震模式的基础上，得出了一个较为合理的说细阐述了孕震过程的模式。该模式由（Ⅰ）弹性变形、（Ⅱ）扩容、（Ⅲ）前兆蠕动、（Ⅳ）地震、（Ⅴ）震后调整等阶段组成，主要强调液体存在；发生大小地震的断层均由积累单元和调整单元组成，余震是大震后构造剪切应力重新调整以及主断层未破裂区和位于它两侧尺度小、长度短的断层未破裂区共同破裂的结果。最后，运用断裂力学理论对该模式的孕震过程进行了比较圆满的解     

用地震波推断地震过程

地震反映出地壳破裂的一系列过程。经过长时间的应变积累过程之后，断层面开始滑动，在反复地行进和停止的同时，破裂在地壳内产生。因为在这个过程中释放的地震波反映出断层的几何产状和断层破裂的速度，所以在地面进行地震波观测，便可得到有关断层面运动的信息。下面以伊东近海震群(1993年)、玻利维亚巨大深源地震(1994年)、十胜近海地震(1968年)为例，从时间和空间上追踪地震的破裂过程。     

用地震标定律研究丽江7.0级地震的破裂过程

本根据Ｈｅａｓｋｅｌｌ二维矩形地震破裂模式，导出了以ω立方的波谱衰减，在分析地震破裂过程特征、考虑三个主要的相似性假定基础上，即假定地震满足断层面几何相似、应力环境相似和动力学相似条件，研究了大小地震相似性问题的标度分析，建立了地震破裂和源参数之间的标定律关系。用云南地区２０多年中数百个地震的地震矩Ｍ０、面波震级Ｍｓ和近震震级ＭＬ系统以及有关的地震参数，建立了适用于云南地区的地震标定律关系。由此     

地震作为应力变化的标志

位于大地震破裂远场范围的断层上发生的余震通常可用破裂在这些断层上造成了静态应力变化来解释（Stein and Lisowski,1983;Reasenberg and Simpson,1992)。这表明断层相互作用以及地震发生的时间可受附近前面破裂的影响（Hudnut,etal,1989;Jaume and Sykes,1992;Harris and Simpson,1992;Stein,1999)。本文我们揭示小地震作为地壳力学状态“标志”的潜在能力。我们研究南加利福尼亚1992年兰德斯地震产生的静态应力变化。此地震发生在由许多断层引起的地震活动性较高的地区。我们首先用一种新的技术估计区域地震活动性对兰德斯地震的响应，然后将相同的方法用于根据地震活动性确定主破裂上滑动分布的反问题。假定合理的参数，我们得出与直接由兰德斯主震得到的滑动剖面（Ward and Heaton,1994;Hudnut,et al,1994)相一致的可信结果。我们的结果提供了监测上地壳的力学状态、研究导致断层破裂过程的方法。     

运用声纳信号估算2004年12月26日苏门答腊特大地震的破裂长度和速度

位于印度洋由5个小声纳台阵构成的台网无先例地记录到了与2004年12月26日苏门答腊特大逆断层地震相关的声纳信号，这些声纳台阵距离震中约2800～7000km。每个台阵都记录到由这次地震产生的声波（也称为T波）。通过在T波尾波持续时间内用短时间窗分析后表明，作为时间函数的源方位角接收器变化缓慢。这一分析也表明了视T波波源并不是静止的。视T波波源以2km／s的平均速度沿着巽他海沟向北移动，与这次地震的破裂轨迹很相似。声纳数据说明了地震破裂过程明显地分为2个阶段，刚开始是以大约2．4km／s沿着巽他海沟朝西北方向破裂。到了距离震中600km附近破裂速度下降至大约1．5km／s，但仍朝着西北继续扩展。     

2007年8月15日秘鲁M_W8.0地震的破裂震相记录特征

对2007年8月15日秘鲁近海MW8.0地震在全球数字地震仪台网(GSN)83个台的宽频带数字记录进行分析,在短周期(SP)、中长周期(SK)和长周期(LP)记录上均识别出在震源破裂过程中由主要破裂激发出的破裂震相。由破裂震相分析结果可以看出:该地震是一个由4次主要破裂构成的地震事件,第2次破裂、第3次破裂和第4次破裂与第1次破裂之间的时间间隔平均约9.1 s、48.5 s和63.3 s,与震源破裂时间函数的结果一致。4次主要破裂激发的破裂震相在GSN台站可识别的震中距范围为1.4°—153.8°。本文给出的破裂震相记录特征,为分析识别其他地震的破裂震相提供了参考。从地震记录图上直接识别破裂震相有助于快速判断震源破裂过程,有助于快速判断震灾损失。     

方解石变形温度回零微观标志的实验研究和相关问题讨论

为了判断变形方解石温度回零程度，设计了一组岩石破裂实验，对含方解石灰岩样品进行不同温度下的固定围压实验，对原态固结破裂样品进行微观观测，提出不同回零状态的微观识别标志，从而为方解石变形年代测定值可靠性评价提供微观依据。最后对未达到回零温度的变形样品年代测定值的修正问题进行了探讨。